控制单元、驱动系、用于运行驱动系的方法及机动车辆与流程

1.本发明涉及一种用于产生用于逆变器、尤其驱动系的逆变器的pwm脉冲的控制单元，一种具有电动机器的驱动系，一种用于运行驱动系的方法以及一种机动车辆。


背景技术：

2.机动车辆中的电动机器典型地被馈以三相交流电，即三路相电流。为了给电动机器馈以相电流，逆变器提供产生相电流的交流电压。在此，交流电压由逆变器从由能量储存器提供的直流电压生成。
3.为了将直流电压转换成交流电压，逆变器典型地具有快速切换式的半导体开关。借助于这些半导体开关来设定相电流的期望得到的振幅和频率。
4.在此例如借助脉冲宽度调制(pwm)来操控半导体开关。在此通常将逆变器的pwm频率选择成使得取决于运行点而使逆变器和电动机器的损耗总和最小化。
5.为了改善具有电动机器的机动车辆的行驶舒适性，降低噪声是有意义的。除了隔声措施，对此还采取用于主动降噪的措施。从现有技术例如已知的是，产生反信号并且在操控半导体开关时对该反信号进行处理以降噪。在此通常针对预先给定的、固定的pwm频率来确定反信号。然而在实践中，当pwm频率变换时造成降噪变差或者甚至造成噪声增大。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是提供一种用于产生用于逆变器的pwm脉冲的控制单元，该控制单元不具有现有技术的所提及的缺点，而是可以实现改进的可靠的降噪。
7.该目的通过一种控制单元来实现，该控制单元用于产生用于逆变器的、尤其驱动系的逆变器的pwm脉冲，该控制单元具有用于产生反信号以主动降噪的降噪装置，其中该降噪装置被适配成用于根据预先给定的pwm频率来设定该反信号的相位。
8.通过反信号，针对产生的切向力和径向力有针对性地在电动机器中产生额外的力。已经令人惊讶地证明，如果仅将反信号调谐到pwm频率，则当pwm频率变化时导致最佳相位的偏差。在电动机器中产生的力不再确切地与现有的更高阶的切向力和径向力反相，由此这些力因此没有完全消除，或者甚至增强。通过设定反信号的相位来对此进行校正，并且确保力、转矩波动以及由此声波和反向声波的反相性。
9.本发明的有利的构型和改进方案可以自优选实施方式以及参考附图的说明得出。
10.根据本发明的一个优选的实施方式提出，该降噪装置被适配成用于附加地根据预先给定的转速、尤其该驱动系的电动机器的转速和/或该反信号的阶来设定该反信号的相位。这允许相位非常精确地适配于当前条件。
11.在本发明的意义上反信号的阶表示物理变量的频率的倍数，例如电动机器的相电流的基本振荡的倍数。可设想的是，针对产生反作用的每个阶来设定相位。可设想的是，基于对一阶相位的设定来设定二阶相位。还可设想的是，基于对二阶相位的设定来设定三阶相位。因此可设想的是，更抽象地表述，基于对更低阶的相位的设定来设定某一阶的相位。
12.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，该降噪装置被适配成用于尤其借助于查找表、根据该pwm频率以及优选地该反信号的阶来得出相位偏差关于转速的斜率。这可以实现快速并且准确地设定相位。查找表(还被缩写为lut)在本发明的意义上是换算表。
13.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，该降噪装置被适配成用于尤其借助于查找表、根据该pwm频率以及优选地该反信号的阶来得出偏移角度。通过考虑偏移角度，可以更准确地设定反信号的相位。
14.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，该降噪装置被适配成用于得出该反信号的相位为
15.δθ
pwm
＝θ
off
α
pwm
·
p
·
ωm，
16.其中δθ
pwm
是该反信号的相位的校正角度，θ
off
是偏移角度，α
pwm
是相位偏差关于转速的斜率，ωm是该电动机器的优选转子的机械转速，以及p是优选该电动机器的极对数。遵循所展示的规则，可以实现非常准确且快速地设定相位。由此实现高效降噪。选择性地，还可以储存用于根据电动机器的转速、pwm频率、阶数以及极对数δθ
pwm
(ω_m，f_pwm，μ，p)来对反信号的相位进行适配的另外的数学表达。
17.用于实现开篇所述目的的本发明的另一个主题是一种驱动系，该驱动系具有电动机器、逆变器以及根据本发明的控制单元。电动机器优选地被实施为三相的。逆变器优选地具有sic半导体和/或gan半导体。
18.用于实现开篇所述目的的本发明的另一个主题是一种用于运行驱动系的方法，该驱动系具有电动机器、逆变器以及控制单元，该控制单元产生用于逆变器的pwm脉冲，其中该控制单元的降噪装置产生用于主动降噪的反信号，其中该降噪装置根据预先给定的pwm频率来设定该反信号的相位的校正值。通过设定反信号的相位来对此进行校正，并且确保声波和反向声波的反相性。
19.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，附加地根据预先给定的转速、尤其该电动机器的转速和/或该反信号的阶来设定该反信号的相位。这允许相位非常精确地适配于当前条件。可设想的是，某一阶的相位可以基于更低阶的相位的设定来进行设定。
20.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，尤其借助于查找表、根据该pwm频率以及优选地该反信号的阶来得出相位偏差关于转速的斜率。这可以实现快速并且准确地设定相位。
21.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，尤其借助于查找表、根据该pwm频率并且优选地该反信号的阶来得出偏移角度。通过考虑偏移角度，可以更准确地设定反信号的相位。
22.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，得出该反信号的相位为
23.δθ
pwm
＝θ
off
α
pwm
·
p
·
ωm，
24.其中δθ
pwm
是该反信号的相位的校正值，θ
off
是偏移角度，α
pwm
是相位偏差关于转速的斜率，ωm是该转速，并且p是该电动机器的极对数。遵循所展示的规则，可以实现非常准确且快速地设定相位。由此实现高效降噪。
25.根据本发明的另一个优选的实施方式提出，该控制单元是根据本发明所描述的控制单元。
26.本发明的用于实现开篇所述目的的另一个主题是一种具有根据本发明的驱动系
的机动车辆。
27.先前结合控制单元公开的所有细节、特征和优点同样涉及根据本发明的驱动系、根据本发明的方法以及根据本发明的机动车辆。
附图说明
28.本发明的其他细节、特征和优点将从附图以及下文借助附图对优选实施方式的说明得出。这些附图在此仅仅示例性展示本发明的实施方式，而不限制发明构思。
29.图1示意性地展示根据本发明的示例性实施方式的驱动系，该驱动系具有根据本发明的示例性实施方式的控制单元。
30.图2示意性地展示在根据本发明的示例性实施方式的方法中进行相位设定。
31.图3示意性地展示根据本发明的示例性实施方式的机动车辆。
具体实施方式
32.图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的驱动系10，该驱动系具有根据本发明的示例性实施方式的控制单元1。驱动系10例如具有三相的电动机器4，该电动机器被馈以来自逆变器2的相电流。为此，逆变器2将能量储存器5提供的直流电压转换成交流电压，这些交流电压在接到电动机器4的端子上时产生相电流。
33.为此，逆变器2具有多个半导体开关，优选地sic半导体开关和/或gan半导体开关。由控制单元1借助于脉冲宽度调制(pwm)来控制半导体开关。在电动机器4运行时，典型地产生令人不适的背景噪声。为了减小这些背景噪声，控制单元1具有降噪装置3。降噪装置3用于产生反信号以主动降噪。在主动降噪的情况下，通过产生反向声波来减小或抑制产生的声波。在此，通过将额外的力引入电动机器而产生反向声波。在此，反向声波在理想情况下在频率和振幅上与具有180
°
的相位偏移的声波相对应。
34.从现有技术已知，针对固定的pwm频率产生反信号。已经表明，当pwm频率变换时，不只是必须改变反信号的频率和振幅。根据本发明提出，降噪装置3根据pwm频率来设定反信号的相位(参见图2)。这允许通过所产生的反信号明显更高效地抑制噪声。
35.在图2中示意性地展示了在根据本发明的示例性实施方式的方法中进行相位设定δθ
pwm
。借助于pwm频率f和反信号的阶o在查找表lut中查找相位偏差的斜率α
pwm
。还借助于pwm频率f和反信号的阶o在另一个查找表lut中查找偏移角度θ
off
。
36.将相位偏差的斜率α
pwm
与电动机器4的转子的转速ωm相乘，该转速与电动机器的极对数p成比例地增大。将相乘的结果加到偏移角度θ
off
上，并且得出反信号的相位δθ
pwm
。
37.图3示意性地展示根据本发明的示例性实施方式的机动车辆100。机动车辆100具有根据本发明的示例性实施方式的驱动系10。